linux-运维进阶-11 存储结构与磁盘划分

Linux文件结构

　　Linux 文件系统是一个目录树的结构，文件系统结构从一个根目录开始，根目录下可以有任意多个文件和子目录，子目录中又可以有任意多个文件和子目录。Linux 的这种文件系统结构使得一个目录和它包含的文件/子目录之间形成一种层次关系。

物理设备的命名规则

硬件设备	文件名称
IDE设备	/dev/hd[a-d]
SCSI/SATA/U盘	/dev/sd[a-p]
软驱	/dev/fd[0-1]
打印机	/dev/lp[0-15]
光驱	/dev/cdrom
鼠标	/dev/mouse
磁带机	/dev/st0或/dev/ht0

主分区或扩展分区的编号从1开始，到4结束； •逻辑分区从编号5开始。

文件系统

Ext3

​ 一款日志文件系统，能够在系统异常宕机时避免文件系统资料丢失，并能自动修复数据的不一致与错误。然而，当硬盘容量较大时，所需的修复时间也会很长，而且也不能百分之百地保证资料不会丢失。它会把整个磁盘的每个写入动作的细节都预先记录下来，以便在发生异常宕机后能回溯追踪到被中断的部分，然后尝试进行修复。

Ext4

​ Ext3的改进版本，作为RHEL 6系统中的默认文件管理系统，它支持的存储容量高达1EB（1EB=1,073,741,824GB），且能够有无限多的子目录。另外，Ext4文件系统能够批量分配block块，从而极大地提高了读写效率。

XFS

​ 一种高性能的日志文件系统，而且是RHEL 7中默认的文件管理系统，它的优势在发生意外宕机后尤其明显，即可以快速地恢复可能被破坏的文件，而且强大的日志功能只用花费极低的计算和存储性能。并且它最大可支持的存储容量为18EB，这几乎满足了所有需求。

挂载

　　在windows操作系统中， 挂载通常是指给磁盘分区（包括被虚拟出来的磁盘分区）分配一个盘符。 第三方软件，如磁盘分区管理软件、虚拟磁盘软件等，通常也附带挂载功能。

​ 在linux操作系统中， 挂载是指将一个设备（通常是存储设备）挂接到一个已存在的目录上。 我们要访问存储设备中的文件，必须将文件所在的分区挂载到一个已存在的目录上， 然后通过访问这个目录来访问存储设备。

　　在linux 操作系统中，挂载是一个非常重要的功能，使用非常频繁。它指将一个设备（通常是存储设备）挂接到一个已存在的目录上。（这个目录可以不为空，但挂载后这个目录下以前的内容将不可用。）需要理解的是，linux操作系统将所有的设备都看作文件，它将整个计算机的资源都整合。我们要访问存储设备中的文件，必须将文件所在的分区挂载到一个已存在的目录上，然后通过访问这个目录来访问存储设备。

举个栗子：

[root@localhost ~]# cd /dev
[root@localhost dev]# ll cdrom
lrwxrwxrwx. 1 root root 3 Jan 24 04:37 cdrom -> sr0
[root@localhost dev]# cd cdrom
-bash: cd: cdrom: Not a directory
[root@localhost dev]#

　　如上，我们的/dev目录下有个叫做cdrom的文件（就是指设备，设备也是一种文件），但是我们没办法cd到这个文件（设备）里面去看它究竟包含了哪些东西。所以呢，我们可以新建一个目录/mnt/cdrom/，然后把原来的cdrom文件（设备）挂载到/mnt/cdrom/这个目录底下，此时你可以cd到/mnt/cdrom/目录下看看，多出来一堆东西就是原来的cdrom文件（设备）里包含的东西了。

[root@localhost dev]# mkdir -p /mnt/cdrom
[root@localhost dev]# ls /mnt/cdrom/
[root@localhost dev]# mount /dev/cdrom /mnt/cdrom/
mount: /dev/sr0 is write-protected, mounting read-only
[root@localhost dev]# ls /mnt/cdrom/
CentOS_BuildTag  EULA  images    LiveOS    repodata              RPM-GPG-KEY-CentOS-Testing-7
EFI              GPL   isolinux  Packages  RPM-GPG-KEY-CentOS-7  TRANS.TBL
[root@localhost dev]#

挂载条件

1、挂载点必须是一个目录。

2、一个分区挂载在一个已存在的目录上，这个目录可以不为空，但挂载后这个目录下以前的内容将不可用。对于其他操作系统建立的文件系统的挂载也是这样。

挂载硬件设备

mount

mount命令用于挂载文件系统，格式为

mount 文件系统 挂载目录

临时挂载、使用mount命令来查看mount的挂载情况举例：

[root@localhost ~]# cd /mnt
[root@localhost mnt]# mkdir cdrom
[root@localhost mnt]# cd /
[root@localhost /]# mount /dev/cdrom /mnt/cdrom/
mount: /dev/sr0 is write-protected, mounting read-only
[root@localhost /]# ls /mnt/cdrom
CentOS_BuildTag  EULA  images    LiveOS    repodata              RPM-GPG-KEY-CentOS-Testing-7
EFI              GPL   isolinux  Packages  RPM-GPG-KEY-CentOS-7  TRANS.TBL

我们可以使用mount命令来查看mount的挂载情况
[root@localhost /]# cd /mnt/cdrom/
[root@localhost cdrom]# mount | grep /mnt/cdrom		#注意这里cdrom后面没有/
/dev/sr0 on /mnt/cdrom type iso9660 (ro,relatime)
[root@localhost cdrom]# 
注意：这样挂载的文件系统是临时的，会在重启之后消失！

重启后：
[root@localhost ~]# ls /mnt/cdrom/
[root@localhost ~]# 
可以看到，重启后咱们挂载的文件的确消失了！

卸载文件系统（取消挂载）的两种方法

[root@localhost ~]# ls /mnt/cdrom/
CentOS_BuildTag  EULA  images    LiveOS    repodata              RPM-GPG-KEY-CentOS-Testing-7
EFI              GPL   isolinux  Packages  RPM-GPG-KEY-CentOS-7  TRANS.TBL
[root@localhost ~]# umount /mnt/cdrom/			#也可以 umount /dev/sr0
[root@localhost ~]# ls /mnt/cdrom/
[root@localhost ~]# mount /dev/cdrom /mnt/cdrom/
mount: /dev/sr0 is write-protected, mounting read-only
[root@localhost ~]# ls /mnt/cdrom/
CentOS_BuildTag  EULA  images    LiveOS    repodata              RPM-GPG-KEY-CentOS-Testing-7
EFI              GPL   isolinux  Packages  RPM-GPG-KEY-CentOS-7  TRANS.TBL
[root@localhost ~]# umount /dev/sr0
[root@localhost ~]# ls /mnt/cdrom/
[root@localhost ~]#

umount 的时候要求目标设备没有在使用中，比如当前没有用户cd到这个目录

[root@localhost ~]# cd /mnt/cdrom/
[root@localhost cdrom]# umount /mnt/cdrom/
umount: /mnt/cdrom/: not mounted

开机自动挂载

　　注意：现在咱们是继续上面的实验继续做，也就是说，上面咱们已经把挂载好的卸载掉了，/mnt/cdrom/现在仅仅是空目录，现在先让它空着就好！呐：

[root@localhost ~]# ls /mnt/cdrom/
[root@localhost ~]#

接下来咱们开始做开机自动挂载

在/etc目录下有个fstab文件，它里面列出了linux开机时自动挂载的文件系统的列表。

编辑/etc/fstab文件使分区开机自动挂载

[root@localhost cdrom]# vim /etc/fstab 
在文件最后一行加上如下内容：
/dev/sr0        /mnt/cdrom                      ext4    defaults        0 0

字段	意义
设备文件	一般为设备的路径+设备名称，也可以写唯一识别码（UUID，Universally Unique Identifier）
挂载目录	指定要挂载到的目录，需在挂载前创建好
格式类型	指定文件系统的格式，比如Ext3、Ext4、XFS、SWAP、iso9660（此为光盘设备）等
权限选项	若设置为defaults，则默认权限为：rw, suid, dev, exec, auto, nouser, async
是否备份	若为1则开机后使用dump进行磁盘备份，为0则不备份
是否自检	若为1则开机后自动进行磁盘自检，为0则不自检

mount -a命令可以重新加载fstab文件测试此文件是否修改成功且配置生效,如果哪里出错它会显示出来

[root@localhost ~]# mount -a
mount: /dev/sr0 is write-protected, mounting read-only
mount: wrong fs type, bad option, bad superblock on /dev/sr0,
       missing codepage or helper program, or other error

       In some cases useful info is found in syslog - try
       dmesg | tail or so.
[root@localhost ~]#

如上，哎，出错了 QAQ。如果刚刚没有用mount -a检查一下就重启，后面就会遇到一系列问题。

　　解决思路：把你出错的提示复制下来，百度一下即可。我了个去，刚刚百度花了快十分钟，才找到问题所在，其实虽然从报错字面wrong fs type可以看出是我的文件格式类型写错了，也就是不能写ext4，关键是我也不知道写啥呀。万能的百度上搜到的，原来就是咱们上面敲过的命令：

[root@localhost cdrom]# mount | grep /mnt/cdrom		#注意这里cdrom后面没有符号/
/dev/sr0 on /mnt/cdrom type iso9660 (ro,relatime)

我刚刚没有认真看它的type是iso9660，于是后面就写错了，现在改正：

[root@localhost ~]# vim /etc/fstab 
最后一行改为：
/dev/sr0        /mnt/cdrom                      iso9660 defaults        0 0

然后再检查一下，就没有报错了！同时顺带检查了一下挂载情况，的确挂载成功了！

[root@localhost ~]# mount -a
mount: /dev/sr0 is write-protected, mounting read-only
[root@localhost ~]# df -h
Filesystem               Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/centos-root   17G  1.3G   16G   8% /
devtmpfs                 476M     0  476M   0% /dev
tmpfs                    488M     0  488M   0% /dev/shm
tmpfs                    488M  7.7M  480M   2% /run
tmpfs                    488M     0  488M   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1               1014M  130M  885M  13% /boot
tmpfs                     98M     0   98M   0% /run/user/0
/dev/sr0                 906M  906M     0 100% /mnt/cdrom
[root@localhost ~]# 
[root@localhost ~]# ls /mnt/cdrom/
CentOS_BuildTag  EULA  images    LiveOS    repodata              RPM-GPG-KEY-CentOS-Testing-7
EFI              GPL   isolinux  Packages  RPM-GPG-KEY-CentOS-7  TRANS.TBL
[root@localhost ~]#

重启

[root@localhost ~]# reboot

再次检查

[root@localhost ~]# ls /mnt/cdrom/
CentOS_BuildTag  EULA  images    LiveOS    repodata              RPM-GPG-KEY-CentOS-Testing-7
EFI              GPL   isolinux  Packages  RPM-GPG-KEY-CentOS-7  TRANS.TBL
[root@localhost ~]# df -h
Filesystem               Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/centos-root   17G  1.3G   16G   8% /
devtmpfs                 476M     0  476M   0% /dev
tmpfs                    488M     0  488M   0% /dev/shm
tmpfs                    488M  7.6M  480M   2% /run
tmpfs                    488M     0  488M   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sr0                 906M  906M     0 100% /mnt/cdrom
/dev/sda1               1014M  130M  885M  13% /boot
tmpfs                     98M     0   98M   0% /run/user/0

可以看到，上面的挂载并未消失，所以这个开机自动挂载是成功滴！

磁盘分区

fdisk工具：

　　在Linux系统中，管理硬盘设备最常用的方法就当属fdisk命令了。fdisk命令用于管理磁盘分区它提供了集添加、删除、转换分区等功能于一身的“一站式分区服务”，格式为

fdisk  [磁盘名称]

题目：添加一块20G硬盘，分出一个5G大小的分区，分区格式分别为xfs，将分区通过UUID永久挂载到/mnt/note目录

首先，查看硬盘及分区信息

[root@localhost ~]# fdisk -l 

Disk /dev/sda: 21.5 GB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0x000bf707

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *        2048     2099199     1048576   83  Linux
/dev/sda2         2099200    41943039    19921920   8e  Linux LVM

Disk /dev/mapper/centos-root: 18.2 GB, 18249416704 bytes, 35643392 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes


Disk /dev/mapper/centos-swap: 2147 MB, 2147483648 bytes, 4194304 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes

[root@localhost ~]#

可以看出，Disk /dev/sda: 21.5 GB说明只有一块磁盘，我们现在给它加上第二块磁盘：

然后再次查看硬盘及分区信息：

[root@localhost ~]# fdisk -l 

Disk /dev/sda: 21.5 GB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0x000bf707

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *        2048     2099199     1048576   83  Linux
/dev/sda2         2099200    41943039    19921920   8e  Linux LVM

Disk /dev/sdb: 21.5 GB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes


Disk /dev/mapper/centos-root: 18.2 GB, 18249416704 bytes, 35643392 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes


Disk /dev/mapper/centos-swap: 2147 MB, 2147483648 bytes, 4194304 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes

[root@localhost ~]#

可以看到多出了Disk /dev/sdb: 21.5 GB的另一块磁盘。咱们接下来就在这个新磁盘上完成题目要求

# 1.使用fdisk分出一个大小为5G的分区
 
[root@localhost ~]# fdisk /dev/sdb
欢迎使用 fdisk (util-linux 2.23.2)。
 
更改将停留在内存中，直到您决定将更改写入磁盘。
使用写入命令前请三思。
 
 
命令(输入 m 获取帮助)：n
Partition type:
   p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
   e   extended
Select (default p): p
分区号 (1-4，默认 1)：
起始 扇区 (2048-41943039，默认为 2048)：
将使用默认值 2048
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (2048-41943039，默认为 41943039)：+5G
分区 1 已设置为 Linux 类型，大小设为 5 GiB
 
命令(输入 m 获取帮助)：p
 
磁盘 /dev/sdb：21.5 GB, 21474836480 字节，41943040 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0x802025ce
 
   设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1            2048    10487807     5242880   83  Linux
 
命令(输入 m 获取帮助)：w
The partition table has been altered!
 
Calling ioctl() to re-read partition table.
正在同步磁盘。
 
# 2.格式化磁盘为xfs格式
[root@localhost ~]# mkfs.xfs /dev/sdb1
meta-data=/dev/sdb1              isize=512    agcount=4, agsize=327680 blks
         =                       sectsz=512   attr=2, projid32bit=1
         =                       crc=1        finobt=0, sparse=0
data     =                       bsize=4096   blocks=1310720, imaxpct=25
         =                       sunit=0      swidth=0 blks
naming   =version 2              bsize=4096   ascii-ci=0 ftype=1
log      =internal log           bsize=4096   blocks=2560, version=2
         =                       sectsz=512   sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none                   extsz=4096   blocks=0, rtextents=0
 
 
# 3.用partprobe命令将修改写入硬盘
[root@localhost ~]# partprobe
 
# 4.用blkid命令查看分区的UUID
[root@localhost ~]# blkid | grep /dev/sdb1
/dev/sdb1: UUID="081fb70a-c886-4926-bc0d-0e94a9c31687" TYPE="xfs" 
 
# 5.修改/etc/fstab达到开机挂载的目的
[root@localhost ~]# tail -n 1 /etc/fstab 
UUID="081fb70a-c886-4926-bc0d-0e94a9c31687"	/mnt/note xfs defaults 0 0
# 6.使用mount -a命令测试fstab挂载是否成功
[root@localhost ~]# mount  | grep /dev/sdb1
[root@localhost ~]# mount -a
[root@localhost ~]# mount  | grep /dev/sdb1
/dev/sdb1 on /mnt/note type xfs (rw,relatime,seclabel,attr2,inode64,noquota)
[root@localhost ~]#

df -h

用于查看文件系统的使用情况

[root@localhost ~]# df -h
Filesystem               Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/centos-root   17G  1.3G   16G   8% /
devtmpfs                 476M     0  476M   0% /dev
tmpfs                    488M     0  488M   0% /dev/shm
tmpfs                    488M  7.7M  480M   2% /run
tmpfs                    488M     0  488M   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sr0                 906M  906M     0 100% /mnt/cdrom
/dev/sda1               1014M  130M  885M  13% /boot
tmpfs                     98M     0   98M   0% /run/user/0
/dev/sdb1                5.0G   33M  5.0G   1% /mnt/note
[root@localhost ~]#

du -sh

用于查看文件数据占用量的du命令，其格式为

du [选项] [文件]

[root@localhost ~]# cd /
[root@localhost /]# du -sh /root
4.9M	/root
[root@localhost /]#

交换分区

　　题目：添加一个3G大小的交换分区，删除原先系统里的交换分区fstab挂载（如下图有“swap”的那一行），然后再用mount -a命令重新挂载fstab文件，还要敲下面的命令关闭当前系统生效的交换分区

[root@localhost ~]# swapoff /dev/mapper/centos-swap 
[root@localhost ~]# free -m
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:            974         126         693           7         155         680
Swap:             0           0           0
[root@localhost ~]#

1.首先添加一块3G的分区sdb2

[root@localhost ~]# fdisk /dev/sdb
Welcome to fdisk (util-linux 2.23.2).

Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
Be careful before using the write command.


Command (m for help): n
Partition type:
   p   primary (1 primary, 0 extended, 3 free)
   e   extended
Select (default p): 
Using default response p
Partition number (2-4, default 2): 
First sector (10487808-41943039, default 10487808): 
Using default value 10487808
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (10487808-41943039, default 41943039): +3G
Partition 2 of type Linux and of size 3 GiB is set

Command (m for help): w
The partition table has been altered!

Calling ioctl() to re-read partition table.

WARNING: Re-reading the partition table failed with error 16: Device or resource busy.
The kernel still uses the old table. The new table will be used at
the next reboot or after you run partprobe(8) or kpartx(8)
Syncing disks.
[root@localhost ~]# fdisk -l /dev/sdb

Disk /dev/sdb: 21.5 GB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0xbfd160d1

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdb1            2048    10487807     5242880   83  Linux
/dev/sdb2        10487808    16779263     3145728   83  Linux
[root@localhost ~]# partprobe 
注意：最后一条命令别忘了敲！

2.将分区格式化为交换分区

[root@localhost ~]# mkswap /dev/sdb2
Setting up swapspace version 1, size = 3145724 KiB
no label, UUID=3060761d-8f1b-4222-96ba-2d2a101864ae
[root@localhost ~]# swapon /dev/sdb2
[root@localhost ~]# free -m
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:            974         128         687           7         158         675
Swap:          3071           0        3071
[root@localhost ~]#

3.让交换分区能开机启动生效

[root@localhost ~]# blkid | grep /dev/sdb2
/dev/sdb2: UUID="3060761d-8f1b-4222-96ba-2d2a101864ae" TYPE="swap" 
[root@localhost ~]# vim /etc/fstab 
[root@localhost ~]# init 6
重启后：
[root@localhost ~]# free -m
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:            976         119         718           6         138         695
Swap:          3071           0        3071
# 看到我们设置的虚拟内存，生效

磁盘配额

　　为了限制用户在分区上使用磁盘的容量，利用磁盘限额技术来限制，一般应用场景有网盘、邮箱，还有网络论坛用户上传文件限制等等。

修改/etc/fstab中的类型字段来开启分期的磁盘配额功能

[root@localhost ~]# vim /etc/fstab 
[root@localhost ~]# grep note /etc/fstab 
UUID="081fb70a-c886-4926-bc0d-0e94a9c31687"	/mnt/note xfs defaults,uquota 0 0
# 重启使分区的磁盘配额功能
[root@localhost ~]# reboot
[root@localhost ~]# xfs_quota -x -c 'limit bsoft=3m bhard=6m isoft=3 ihard=6 aaa' /mnt/note/
# 其中软限制为3m，硬限制为6m
 
[aaa@localhost root]$ cd /mnt/note/
# 生成一个4M的文件
[aaa@localhost note]$ dd if=/dev/zero of=4mfile bs=1M count=4
记录了4+0 的读入
记录了4+0 的写出
4194304字节(4.2 MB)已复制，0.00425314 秒，986 MB/秒
[eagle@localhost note]$ ll
总用量 4096
-rw-rw-r--. 1 aaa afeng 4194304 8月  14 17:18 4mfile
[aaa@localhost note]$ ll -h
总用量 4.0M
-rw-rw-r--. 1 aaa afeng 4.0M 8月  14 17:18 4mfile
[aaa@localhost note]$ 
# 生成一个3M的文件，报错失败，最终这个文件只生成出来2M
[aaa@localhost note]$ dd if=/dev/zero of=3mfile bs=1M count=3
dd: 写入"3mfile" 出错: 超出磁盘限额
记录了3+0 的读入
记录了2+0 的写出
2097152字节(2.1 MB)已复制，0.00378417 秒，554 MB/秒
[aaa@localhost note]$ ll -h
总用量 6.0M
-rw-rw-r--. 1 aaa afeng 2.0M 8月  14 17:19 3mfile
-rw-rw-r--. 1 aaa afeng 4.0M 8月  14 17:18 4mfile